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影響PECVD工藝質(zhì)量的因素主要有以下幾個方面:
3.2.1極板間距和反應(yīng)室尺寸
PECVD腔體極板間距的選擇要考慮兩個因素:
?。?)起輝電壓:間距的選擇應(yīng)使起輝電壓盡量低,以降低等離子電位,減少對襯底的損傷。
?。?)極板間距和腔體氣壓:極板間距較大時,對襯底的損傷較小,但間距不宜過大,否則會加重電場的邊緣效應(yīng),影響淀積的均勻性。反應(yīng)腔體的尺寸可以增加生產(chǎn)率,但是也會對厚度的均勻性產(chǎn)生影響。
3.2.2射頻電源的工作頻率
射頻PECVD通常采用50kHz~13.56MHz頻段射頻電源,頻率高,等離子體中離子的轟擊作用強(qiáng),淀積的薄膜更加致密,但對襯底的損傷也比較大。高頻淀積的薄膜,其均勻性明顯好于低頻,這時因?yàn)楫?dāng)射頻電源頻率較低時,靠近極板邊緣的電場較弱,其淀積速度會低于極板中心區(qū)域,而頻率高時則邊緣和中心區(qū)域的差別會變小。
3.2.3射頻功率
射頻的功率越大離子的轟擊能量就越大,有利于淀積膜質(zhì)量的改善。因?yàn)楣β实脑黾訒鰪?qiáng)氣體中自由基的濃度,使淀積速率隨功率直線上升,當(dāng)功率增加到一定程度,反應(yīng)氣體*電離,自由基達(dá)到飽和,淀積速率則趨于穩(wěn)定。
3.2.4氣壓
形成等離子體時,氣體壓力過大,單位內(nèi)的反應(yīng)氣體增加,因此速率增大,但同時氣壓過高,平均自由程減少,不利于淀積膜對臺階的覆蓋。氣壓太低會影響薄膜的淀積機(jī)理,導(dǎo)致薄膜的致密度下降,容易形成針狀態(tài)缺陷;氣壓過高時,等離子體的聚合反應(yīng)明顯增強(qiáng),導(dǎo)致生長網(wǎng)絡(luò)規(guī)則度下降,缺陷也會增加。
3.2.5襯底溫度
襯底溫度對薄膜質(zhì)量的影響主要在于局域態(tài)密度、電子遷移率以及膜的光學(xué)性能,襯底溫度的提高有利于薄膜表面懸掛鍵的補(bǔ)償,使薄膜的缺陷密度下降。
襯底溫度對淀積速率的影響小,但對薄膜的質(zhì)量影響很大。溫度越高,淀積膜的致密性越大,高溫增強(qiáng)了表面反應(yīng),改善了膜的成分。